浅谈大体积混凝土裂缝产生的原因及防治措施的意思

本文剖析了大体积混凝土裂缝发生的原因，结合工程规划及办理阅历，提出了大体积混凝土裂缝的防治办法，如原资料的合理挑选、温度操控、混凝土浇捣办法、结构规划等方面应注重和加强的技能要害，对同类工程施工实践具有必定学习含义。
1 混凝土的裂缝损害
大体积混凝土的裂缝发生是一个比较复杂的问题，大体积混凝土内呈现的裂缝按深度的不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及外表裂缝三种。贯穿裂缝是由混凝土外表裂缝发展为深层裂缝，终究构成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能损坏结构的整体性和稳定性，其损害性是严峻的，而深层裂缝部分地切断了结构断面，也有必定损害性；外表裂缝一般损害性较小。但呈现裂缝并不是绝对地影响结构安全，它都有一个最大答应值。处于室内正常环境的一般构件最大裂缝宽度≤0.3mm；处于露天或室内高湿度环境的构件最大裂缝宽度≤0.2mm；关于地下或半地下结构，混凝土的裂缝首要影响其防水功能。一般当裂缝宽度在0.1～0.2mm时，尽管前期有轻微渗水，但经过一段时刻后，裂缝能够自愈。如超越0.2～0.3mm则渗漏水量将跟着裂缝宽度的增大而敏捷加大。所以，在地下工程中应尽量避免超越0.3mm，贯穿全断面的裂缝。如呈现这种裂缝，将大大影响结构的运用，有必要进行化学灌浆加固处理。大体积混凝土施工阶段所发生的裂缝，一方面是混凝土内部要素：因为表里温差而发生的；另一方面是混凝土的外部要素：结构的外部束缚和混凝土各质点间的束缚，阻止混凝土缩短变形，混凝土抗压强度较大，但抗拉才能却很小，所以温度应力一旦超越混凝土能接受的抗拉强度时，即会呈现裂缝。这种裂缝的宽度在答应限值内，一般不会影响结构的强度，但却对结构的耐久性有所影响，因而有必要予以注重和加以操控。本文结合工程办理及学术交流中的一些实践经验和领会，探讨大体积混凝土裂缝的成因及防治办法，供参阅。
2 大体积混凝土裂缝的类型和成因剖析
裂缝按发生原因可分为两类：一是由外荷载引起的结构型裂缝，包含惯例结构核算中的首要应力以及其它的结构次应力所构成的受力裂缝；二是由非受力变形引起的资料型裂缝，首要由温差和混凝土干缩引起。
大体积混凝土温差发生的原因可分为以下3种：
（1）混凝土浇注初期发生许多水化热。因为混凝土是热的不良导体，水化热积累在内部不易当即发出，常使混凝土内部温度上升，而外表温度为室外环境温度，构成了较大的表里温差；
（2）建筑物运转期间，遇气温骤降，混凝土外表温度下降很快，内部温度下降相对较慢，也会构成较大的表里温差；
（3）混凝土内部到达最高温度后，热量逐步发出，到达运用温度或最低温度，它们与最高温度之间也构成内部温差。这三种温差都会发生温度应力，导致混凝土胀大。当表里温差构成混凝土的胀大所发生的拉应力超越混凝土该期所能接受的抗拉强度时，导致混凝土裂缝发生。其间起首要效果的是前两者，即由水化热和气温骤降引起的表里温差。混凝土中约20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸腾，剩余水分的蒸腾会引起混凝土体积的缩短，混凝土缩短的首要原因是内部水蒸腾引起混凝土缩短。如果前期混凝土缩短后，再处于水饱和状况，还能够康复胀大并简直到达原有的体积。干湿替换会引起混凝土体积的替换改变，这对混凝土是很晦气的。影响混凝土缩短的要素，首要是水泥种类、混凝土合作比、外加剂和掺合料的种类以及施工工艺、维护条件等。
3 大体积混凝土裂缝的常见防治办法
那么，如何操控大体积混凝土裂缝的发生呢？许多实践经验证明，现有大体积结构的裂缝大多数是由温度裂缝原因引起的。操控大体积混凝土的温度裂缝可选用如下办法：
3.1 原资料的合理挑选
（1）用中、低热的水泥种类。混凝土升温的首要热源是水泥在水化反响中发生的水化热，选用中、低热水泥种类是操控混凝土温升的最底子办法。依据对某大型根底比照实验标明：选用同等强度等级的硅酸盐水泥比矿渣硅酸盐水泥，3d内水化热均匀升温高达5～8℃。依据许多的实验资料标明，每立方米混凝土中的水泥用量，每增减10kg其水化热将使混凝土的温度相应升降1℃。因而，一方面在满意混凝土强度和耐久性的状况下，尽量削减水泥的用量。另一方面可依据结构实践接受荷载的状况，对结构的强度和刚度进行复核，并取得规划单位、监理单位和质量检查部分的认可后，采取用f45、f60或f90替代f28作为混凝土的规划强度。这样可使每立方米混凝土的水泥量削减40～70kg，混凝土水化热温升也相应下降4～7℃。结构工程中的大体积混凝土，大多选用矿渣硅酸盐水泥，其水泥熟料矿藏含量要比硅酸盐水泥少得多，并且混合资料中的活性氧化硅、活性氧化铝与氢氧化钙、石膏的效果，在常温下效果比较缓慢，前期强度较低，但在硬化后期因为水化硅酸钙凝胶数量增多，使水泥石强度不断添加，最后甚至能超越同标号的普通硅酸盐水泥，对利用后期强度十分有利。
（2）掺加外加剂。大体积混凝土的浇筑，因为工程量较大、施工要求高、施工工期紧，所以多选用泵送混凝土。为了满意混凝土具有杰出的泵送性，在进行混凝土合作比规划中，不能用单纯添加水泥浆的办法。这样不只会添加水泥的用量，添加混凝土的缩短，并且还会使水化热升高，简单引起裂缝。工程实践证明，在施工中掺加适量的外加料改进混凝土的功能，是大体积混凝土施工中的一项重要技能办法。外加剂首要是木质素磺酸钙，它对水泥颗粒有显着的涣散效应，并能使水的外表张力下降。混凝土的28d强度可进步10%～20%；若坚持强度不变，可节省水泥10%，然后可下降水化热。外掺料首要是粉煤灰，一方面粉煤灰具有火山灰活性效果，生成硅酸盐凝胶，作为凝胶资料的一部分起增强效果，另一方面在混凝土用水量不变的条件下，因为火山灰颗粒呈球状并具有“滚珠效应”，能够起到改进混凝土和易性的效应。若坚持混凝土原有的流动性不变，则可削减单位用水量，然后可进步混凝土的密实性和强度。由此可见，在混凝土中掺入适量的粉煤灰，不只可满意混凝土的可泵性，并且还能够下降混凝土的水化热。（3）集料的挑选。大体积混凝土中砂石集料约占混凝土总质量的85%左，正确选用砂石料的级配对保证混凝土质量、节省水泥用量、下降水化热、下降工程本钱是十分重要的。在挑选粗集料时，尽量选用粒径较大、级配杰出的石子。依据有关实验成果证明，选用5～40mm石子比选用5～20mm石子，每立方米混凝土可削减用水量15kg左右，在相同水灰比的状况下，可节省水泥20kg，混凝土温升可下降2℃。在挑选细集料方面，以挑选优质的中、粗砂为宜，细度模数操控在2.6～2.9范围内，可下降混凝土的温升和削减混凝土的缩短。
3.2 温度操控方面的处治方
（1）操控混凝土的出机温度和浇筑温度。在混凝土原资料中，砂石的比热比较小，但占混凝土总质量的85%左右；水的比热较大，但占混凝土总质量的6%左右。因而，对混凝土出机温度影响最大的是石子的温度，砂次之，水泥的温度影响最小。为了下降混凝土的出机温度，最有效的办法就是下降砂石的温度。下降砂石温度的办法许多，如在气温较高时，为避免太阳的直接照射，可在砂石料场搭设简易的遮阳设备，砂石温度可下降3～5℃。在混凝土拌和前用冷水冲刷粗集料，在储料仓中通凉风预冷，再加上冰块拌和，使混凝土的出机温度下降。混凝土浇筑温度越低对下降混凝土表里温差越有利，适当操控混凝土的浇筑温度能够下降混凝土的干缩，这就要求在常温施工条件下，应合理挑选浇筑时刻，完善浇筑工艺，加强对混凝土的维护。
（2）维护温度操控是一项要害作业。维护首要是坚持适合的温度和湿度，以便操控混凝土表里温差，促进混凝土强度的正常发展及避免混凝土裂缝的发生。依据工程的具体状况，应尽可能多维护一段时刻，拆模后应当即回土或掩盖维护，一起预防骤冷气候影响，以操控内表温差，避免混凝土前期和中期裂缝。大体积混凝土的维护，不只要满意强度添加的需要，还应经过人工的温度操控，避免因温度变形引起混凝土的开裂。温度操控就是对混凝土的浇筑温度和混凝土内部的最高温度进行人为的操控。在混凝土维护阶段的温度操控应遵循以下几点：1）混凝土的中心温度与外表温度之间、混凝土外表温度与室外最低气温之间的差值应小于20℃；当结构混凝土具有足够的抗裂才能时，不大于25～30℃。2）混凝土拆模时，混凝土的温差不超越20℃，其温差应包含外表温度、中心温度和外界气温之间的温差。3）选用内部温法来下降混凝土表里温差，内部降温法是在混凝土内部预埋水管，通入冷却水，下降混凝土内部最高难度温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开端进行，还有常见的投毛石法，均能够有效地操控因混凝土表里温差而引起的混凝土开裂。4）保温法是在结构显露的混凝土外表以及模板外侧掩盖保温资料（如草袋、锯末、湿砂等）在缓慢的散热过程中，使混凝土取得必要的强度，以操控混凝土的表里温差小于20℃；因为水的比热比较大，在结构物外表用黏土砌筑水池，利用大体积混凝土冷却水管排除的温水灌注于池中（有20～30cm即可），可起到顶面保温保湿的效果。
4 施工与规划过程中应加强的一些技能办法
4.1 注重混凝土的浇筑与振捣工艺
（1）合理安排混凝土施工程序和进度：混凝土浇捣施工基本上要求做到短间歇、连续均匀上升，根底束缚区混凝土特别不该呈现薄层长间歇；相邻块段高差契合规范答应高差要求。浇筑方案，除应满意每一处混凝土在初凝曾经就被上一层新混凝土掩盖并捣实完毕外，还应考虑结构尺度、钢筋疏密、管道及预埋件埋设、混凝土供给以及水化热等要素的影响，依据实践不同状况，常选用全面分层、分段分层，斜面分层等浇捣办法。
（2）合理选用二次振捣技能。许多施工现场实验证明，对浇筑后未初凝的混凝土进行二次振捣，能排除混凝土因泌水在粗集料、水平钢筋下部生成的水分和空地，进步混凝土与钢筋之间的握裹力，避免因混凝土沉落而呈现的裂缝，削减混凝土内部微裂，添加混凝土的密实度，使混凝土的抗压强度进步10%～20%，然后可进步混凝土的抗裂性。混凝土的二次振捣有严厉的时刻标准，二次振捣的恰当时刻是指混凝土振捣后尚能康复到塑性状况的时刻，这是二次振捣的要害，掌握二次振捣的恰当时刻是：将运转着的振捣棒以其本身的重力逐步插入混凝土中进行振捣，混凝土在振捣棒渐渐拔除时能自行闭合，不会在混凝土中留下孔穴，则能够认为此刻施加二次振捣是适合的。
4.2 改进鸿沟束缚和结构规划
（1）选用“后浇带”分段施工的办法：“后浇带”距离20～30m，保存时刻不少于40d，带宽70～100cm为宜，混凝土强度等级比原结构进步一级的胀大性混凝土。
（2）合理装备钢筋：在一般常温文答应应力状况下，钢的功能是比较稳定的，与混凝土的热胀大系数相差不大，因而在温度改变时，钢与混凝土之间的内应力很小，而钢的弹性模量比混凝土的弹性模量大6～16倍。当混凝土的强度到达极限强度、变形到达极限拉伸值时，应力开端转移到钢筋上，然后能够避免裂缝的开展。
（3）设置滑动层：混凝土因为存在鸿沟束缚才会发生温度应力，如果在与外束缚的触摸面上设置滑动层，对削减温度应力将起到明显效果。滑动层的具体做法有：涂刷两道热沥青加铺一层沥青油毡，或铺设10～20mm厚的沥青砂，或铺设50mm厚的砂或石屑层等。
（4）避免应力会集：在结构的孔洞周围、变截面转角部位、转角处等，因为温度改变和混凝土缩短，会发生应力会集而导致混凝土裂缝。为此，可在孔洞四周增配斜向钢筋、钢筋网片；在变截面初避免断面突变，可作部分处理使断面逐步过渡，一起增配必定量的抗裂钢筋，这对避免发生裂缝是有很大效果的。
（5）设置缓冲层：在凹凸板交界处、底板地梁处等部位，用30～50mm厚的苯板作笔直阻隔，以缓冲根底缩短时的侧向压力。